бронирующий состав для термопластичного покрытия вкладного заряда баллиститного твёрдого топлива

Формула изобретения

Бронирующий состав для термопластичного покрытия вкладного заряда баллиститного твердого топлива, включающий наполнитель, пластификатор, стабилизатор огнестойкости, отличающийся тем, что состав содержит в качестве наполнителя нитрат целлюлозы, в качестве пластификатора - трикрезилфосфат и/или дибутилфталат, в качестве стабилизатора огнестойкости - борную кислоту и дополнительно - асбест хризотиловый, диметилдифенилмочевину и сурик железный, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитрат целлюлозы 26-30

Трикрезилфосфат и/или дибутилфталат 21-30

Кислота борная 26-30

Асбест хризотиловый 13-16

Диметилдифенилмочевина 1-2

Сурик железный 1,5-2,5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к вкладным зарядам баллиститного твердого топлива, в частности к области создания бронирующих составов.

Конструкции вкладных зарядов баллиститных твердых теплив, бронированных по определенным поверхностям, широко используются в ракетной технике, особенно для двигателей активно-реактивных систем (АРС), противотанковых управляемых реактивных снарядов (ПТУPC) и др. Основной отличительной особенностью таких изделий является экстремальный уровень полетных перегрузок, действующих на заряд в процессе полета ракеты (снаряда), а следовательно, высокие напряжения в заряде в месте контакта торцевой (предсопловой) поверхности с опорной решеткой (диафрагмой).

Известны и широко используются в ракетной технике цилиндрические вкладные заряды твердого топлива, бронированные по наружной поверхности и торцам (см., например, рис.29.56 книги В.Е.Тишина "Теория ракетных двигателей", М., Машиностроение, 1989 г., стр. 328; рис.10.16 книги А.М.Виницкого "Ракетные двигатели на твердом топливе", М., Машиностроение, 1973 г., стр. 293).

Известен твердотопливный заряд для ракетного двигателя по патенту RU 2164616 от 01.11.1999 г., состоящий из пороховой шашки с нанесенным на нее слоем ацетилцеллюлозного бронепокрытия и экранирующим слоем из синтетического клея.

Известен теплоизоляционный материал по патенту RU 2142596 от 30.11.1998 г. , предназначенный для защиты различных объектов от мощных тепловых воздействий, в том числе и открытого пламени. Недостатками данного теплоизоляционного материала являются его низкие механические и теплофизические харакетристики.

Выбор способа нанесения бронесостава на заряд, содержание его исходных компонентов, отвсрждение и полимеризация состава определяются многообразием вкладных зарядов, марок топлив, баллистическими, эксплуатационными, технологическими, а также, в ряде случаев, особыми требованиями. Кроме того, бронепокрытие должно иметь высокий уровень надежности в течение всего периода гарантийного срока хранения и эксплуатации заряда.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является бронесостав по патенту RU 2179989 от 05.02.2001, содержащий: наполнитель - ацетилцеллюлозу, пластификатор-О-ацетилтриэтилцитрат, стабилизатор термостойкости - --(2,4-динитрофенокси) этанол, бездымную добавку - гидразодикарбонамид.

Данный бронесостав является термопластичным, имеет низкое дымообразование и может применяться для бронирования вкладных зарядов баллиститного топлива для управляемых реактивных снарядов методом литья под давлением. Наряду с высокой технологичностью и повышенными эксплуатационными характеристиками, бронесостав, нанесенный на заряд из баллиститного топлива, имеет ряд недостатков:

1. При широком температурном диапазоне эксплуатации и боевого применения от минус 60^oС до 60^oС на границе "топливо-бронепокрытие" всегда происходят процессы массопереноса химически не связанных компонентов в рецептурах топлива и бронепокрытия, например, миграция нитроглицерина из топлива в бронепокрытие и пластификаторов из бронепокрытия в топливо, что ухудшает свойства топлива и бронепокрытия (снижается скорость горения топлива, снижается прочность бронепокрытия, значительно ухудшается его термозащитная способность из-за повышения горючести и др.). В итоге снижается надежность заряда в целом.

2. Для исключения (подавления) миграции компонентов между топливом и бронировкой наносят экранирующий подслой, что требует введения дополнительных технологических операций.

3. Для двигателей активно-реактивных систем (АРС) и ПТУРС, испытывающих высокие полетные перегрузки, а следовательно, и высокие осевые и тангенциальные напряжения в заряде в месте контакта торцевой (предсопловой) поверхности с опорной решеткой используют бронепокрытия с достаточной жесткостью и меньшим модулем упругости, являющимся функцией числа поперечных связей и определяющим уровень напряжений в бронированном заряде.

Задачей предлагаемого изобретения является создание бронесостава, обладающего низкими миграционными свойствами химически не связанных компонентов, высокими механическими и теплофизичсскими характеристиками, для зарядов баллиститного твердого топлива АРС и ПТУРС, испытывающих высокие полетные перегрузки и тепловые нагрузки.

Задача решается за счет того, что бронирующий состав для термопластичного покрытия вкладного заряда баллиститного твердого топлива, включающий наполнитель, пластификатор, стабилизатор огнестойкости, в качестве наполнителя содержит нитрат целлюлозы, в качестве пластификатора - трикрезилфосфат и/или дибутилфталат, в качестве стабилизатора огнестойкости - борную кислоту и дополнительно - асбест хризотиловый, диметилдифенилмочевину и сурик железный, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитрат целлюлозы - 26-30

Трикрезилфосфат и/или дибутилфталат - 21-30

Кислота борная - 26-30

Асбест хризотиловый - 13-16

Диметилдифенилмочевина - 1-2

Сурик железный - 1,5-2,5

При изготовлении бронирующего состава используются следующие компоненты, представляющие собой:

Нитрат целлюлозы (ОСТ В 84-2440-90) - азотнокислый эфир, получаемый обработкой целлюлозы смесью азотной и серной кислот с последующей стабилизацией.

Трикрезилфосфат (ГОСТ 5728-76) - сложный эфир ортофосфорной кислоты и трикрезола (или дикрезола), прозрачная однородная жидкость без видимых механических примесей.

Дибутилфталат (ГОСТ 8728-88) - Ди-н-бутиловый эфир ортофталевой кислоты, прозрачная жидкость без механических примесей.

Борная кислота (ГОСТ 18704-78) - мелкий кристаллический сыпучий порошок белого цвета.

Асбест хризотиловый (ГОСТ 12871-93) - асбестовое волокно различной длины и агрегатов.

Диметилдифенилмочевина (ГОСТ 2154-77) - однородный порошок и чешуйки от светло-желтого до светло-коричневого цвета.

Сурик железный (ГОСТ 8135-74) - природный неорганический пигмент красно-коричневого цвета, состоящий из оксида железа с примесью глинистых минералов и кварца.

Бронепокрытие готовят следующим образом:

вначале измельчают сыпучие компоненты (нитрат целлюлозы, кислота борная, асбест хризотиловый, сурик железный), затем растворяют диметилдифенилмочевину в пластификаторе при температуре 60...90^oС в течение 10...20 мин. После этого смешивают измельченные сыпучие компоненты в растворе диметилдифенилмочевины в пластификаторе в течение 10...15 мин при температуре не более 35^oС (до получения однородной сыпучей крошки). Затем подготовленная масса (бронесостав) в виде сыпучей крошки вальцуется на вальцах до заданной толщины бронепокрытия.

Изготовленное таким образом бронепокрытие в дальнейшем используется для наклейки заготовок определенной формы на торцы зарядов клеями на основе нитроцеллюлозы.

В табл.1 представлены примеры изготовленных и испытанных образцов бронепокрытия при различном содержании компонентов.

В табл. 2 представлены стандартные механические и теплофизические характеристики изготовленных образцов в сравнении с бронепокрытием - прототипом и со штатным топливом при температуре 20^oС.

Из табл. 1, 2 видно, что содержание пластификатора более 30% приводит к снижению прочностных характеристик бронепокрытия и повышению миграции пластификаторов из бронесостава в топливо, а менее 21% - к повышению хрупкости (повышение модуля упругости).

Эффект повышения теплофизических характеристик достигается введением в состав бронепокрытия кислоты борной Н₃ВО₃ в качестве антипирена - стабилизатора огнестойкости.

Из табл. 1, 2 также видно, что содержание кислоты борной в пределах 26.. .30% обеспечивает высокую огнестойкость бронесостава (низкие теплопроводность и температуропроводность).

Из табл. 2 также видно, что модуль упругости патентуемого бронепокрытия на порядок ниже модуля упругости штатного топлива и ниже модуля упругости бронепокрытия-прототипа, что способствует созданию поперечных связей в бронепокрытии в процессе хранения и снижению напряжений в шашке заряда в процессе эксплуатации.

Техническим результатом патентуемого изобретения является снижение миграции химически не связанных компонентов на границе "топливобронепокрытие", достижение высоких механических и теплофизических характеристик, что подтверждено натурными огневыми испытаниями зарядов в составе двигателя.